Bioodigester Waar is het voor, typen, voor-, nadelen

A Biodigester Het is een gesloten tank waar methaangas en organische meststof worden gegenereerd door anaërobe gisting van organische stof. De biologische basis is de ontleding van organisch materiaal door de werking van bacteriën door hydrolyse, verzuring, acethagenese en methanogenese.

De biodigester biedt de noodzakelijke gecontroleerde voorwaarden voor het biodigestionproces. Na dit proces worden ze verkregen als biogas eindproducten (methaan, kooldioxide, stikstof en sulfidezuur), biosol (vaste meststof) en biol (vloeibare meststof).

Biogassysteem. Bron: Renergon International AG [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)]

Het basisfunctioneren begint bij het toevoegen van organisch afval en water aan een hermetische container, waarin het anaërobe fermentatieproces wordt gegenereerd. Vervolgens wordt de biogas geëxtraheerd voor opslag, direct gebruik of als kunstmest.

De drie basistypen biodigesters volgens hun vrachtsysteem zijn discontinu, semicontinu en continu. Discontinue biodigesters worden slechts eenmaal in elk productieproces geladen met organisch afval, dan wordt de meststof geëxtraheerd om een ​​andere cyclus te starten.

Die van semicontino -lading worden in reguliere periodes geladen door de hoeveelheid kunstmest te extraheren die equivalent is aan het geladen volume. Continue systemen zijn industriële fabrieken met een permanente organische materiebelasting, evenals biogas en meststoffextractie.

Een van de voordelen van biodigesters maakt het mogelijk om een ​​goed beheer van organisch afval mogelijk te maken, ze te recyclen en de milieurisico's te verminderen. Bovendien worden energie (biogas) en organische meststoffen geproduceerd, wat economische en milieuwaarde genereert.

Er zijn echter ook bepaalde nadelen, zoals waterverbruik, de moeilijkheid om de geschikte temperatuurniveaus en aanwezigheid van schadelijke stoffen te handhaven (sulfide, siloxeninezuur). Het benadrukt ook de accumulatie van de grondstof in de buurt van het gebied en explosierisico's.

Een zelfgemaakte biodigester kan worden gebouwd met een lage kosten en proces organisch afval uit de keuken. Hiervoor zijn alleen een hermetisch deksel en sommige sanitairmaterialen (onder andere PVC -buizen, wachtwoorden) onder andere vereist).

Op grotere schaal, op het platteland, is het meest economische en relatief eenvoudige bouwsysteem worst. Dit systeem bestaat in principe uit een afgesloten polyethyleenzak en met de overeenkomstige verbindingen.

[TOC]

Waar is het voor

- Behandeling en recycling van organisch afval

Biodigesters zijn zeer nuttige technologische alternatieven onder de optica van duurzaam organisch afvalbeheer en productie van hernieuwbare energie. Ze bieden bijvoorbeeld een alternatief voor het recyclen van vast en vloeibaar organisch afval, die worden omgezet in grondstof voor Biodigester.

Het recyclen van organisch afval vermindert dus hun vervuilende impact en genereert besparingen op hun afhandeling. Biodigesters worden gebruikt voor afvalwaterzuivering, stedelijke verwerking van organische afval en landbouw- en vee- en vee -afval.

- Productie van biogas en biofertilisatoren

Het anaërobe digestieproces genereert als biogas en organische meststoffen producten.

Biogas

Biogas heeft ongeveer 60% methaangas dat een brandstof is met een hoog caloriekracht en kan worden gebruikt voor energieproductie. Het kan worden gebruikt om te koken, elektriciteit te genereren (gasturbines), motoren of warmte te verplaatsen.

Biofertilizantes

De biofertilisatoren die resulteert uit biodigesteros worden verkregen in staat (biosol) en vloeistof (biol) met hoge niveaus van macro- en micronutriënten. Van Biol kunnen ze worden verkregen in afzondering basische macronutriënten (fosfor, stikstof en kalium) door ultrafiltratieprocessen en omgekeerde osmose. 

Biol bevat belangrijke hoeveelheden bruikbare groeihormonen voor plantenontwikkeling zoals onder andere indol-azijnzuur, gibberelines en cytokinines.

Hoe werkt het

De Biodigester werkt door een fietsproces te genereren door anaërobe digestie, van ontbindende gehydrateerde organische stof en afwezigheid van lucht. Dit gebeurt via een gistingsproces dat als hoofdproducten methaangas (CH4) en koolstofdioxide (CO2) heeft.

- Bioodigester en agitatiebelasting

Het wordt uitgevoerd door de laadtank, die bestaat uit een afzetting waarin organisch materiaal wordt bereid om door de laadbuis aan de biodigester te worden toegevoegd.

Organische materie en laadverwerking

De biodigester moet periodiek worden gevoed met voldoende organische stof en water voor zijn belastingscapaciteit. In die zin moet 25% van het volume van de vrije biodigester worden achtergelaten voor de accumulatie van het geproduceerde gas.

Op zijn beurt zal het type en de kwaliteit van organisch materiaal ook de productiviteit en het gebruik van vaste en vloeistofresidu als meststof beïnvloeden. Sommige organisch afval kan problemen genereren in het fermentatieproces, zoals citrusfruitresten die het medium te veel kunnen verzuren.

Het kan je van dienst zijn: tropisch nat bos

Het materiaal moet worden verpletterd of gereduceerd tot de laagst mogelijke grootte, en om fermentatie te vergemakkelijken en het mengsel moet 75% water en 25% organische stof bevatten. Het moet periodiek worden geagiteerd om de homogeniteit van het fermentatieproces in het mengsel te garanderen.

Temperatuur- en retentietijd

De retentietijd van organische stof in de biodigester om de totale gisting te bereiken, hangt af van het type van deze en de temperatuur. Bij een hogere kamertemperatuur zal sneller gisting zijn (bij bijvoorbeeld 30 ºC kan het ongeveer 20 dagen duren om de biodigester op te laden).

- Anaërobe spijsvertering

Anaërobe spijsvertering. Bron: Tilley, E., Ulrich, L., Lüthi, c., Reymond, pH., Zurbrügg, c. [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)]

In het proces werken ze bacteriën die voldoende omgevingscondities vereisen, zoals afwezigheid van lucht, temperaturen groter dan 20 ° C (ideaal 30-35 ºC) en een niet erg zuur medium. Onder deze omstandigheden worden drie fasen ontwikkeld:

Hydrolyse

In dit proces werken hydrolytische bacteriën die extracellulaire enzymen afscheiden. Daarom zijn de complexe ketens van koolhydraten, eiwitten en lipiden in oplosbare kleine stukjes (suikers, aminozuren en vetten) afgebroken).

Verzuring of fermentatief stadium

Oplosbare verbindingen van de vorige fase worden gefermenteerd tot vluchtige vetzuren, alcoholen, waterstof en CO2.

Acethanogenese

Acetoogene bacteriën spelen een rol die organische zuren oxideren als koolstofbron. Ze genereren azijnzuur (CH3COOH), waterstof (H2) en koolstofdioxide (CO2) en onaangename geuren worden geproduceerd vanwege de aanwezigheid van sulfidrinezuur.

Methaanvorming of metanogene fase

In de laatste fase werken ze metanogene bacteriën die de producten van acetonogenese ontbinden die methaan genereren. In de natuur werken deze bacteriën in moerassen, aquatische omgevingen en in de maag van herkauwers.

Aan het einde van deze fase bevat het mengsel methaan (45 tot 55%), koolstofdioxide (40 tot 50%), stikstof (2 tot 3%) en sulfidezuur (1,5 tot 2%).

- Biodigester ontslag

De productiesnelheid van de biogas en kunstmest hangt af van het type biodigester, de organische stof die het voedt en temperatuur. De biogas verzamelen zich in het bovenste deel van de biodigester en wordt geëxtraheerd door pijpen naar opslagafzettingen.

Zodra de gisting is voltooid, wordt de modder geëxtraheerd (een mengsel van vaste stoffen en vloeistof) door pijpen. De ontlading wordt geproduceerd door het principe van het communiceren van vaten, dat wil zeggen bij het laden van nieuw materiaal, de druk maakt het overschot aan de andere kant.

De verhouding tussen de geïntroduceerde hoeveelheid materie (organisch afval en water) en het outputproduct (Biosol en Biol) is bijna 1: 0,9. Dit komt overeen met een opbrengst van 90%, waarbij het hoogste aandeel overeenkomt met biol (vloeistof).

- Biogas: zuivering

Het geproduceerde gas moet worden gezuiverd om het gehalte aan sulfide en waterzuur te elimineren of te verminderen. Dit is noodzakelijk om het risico op schade aan de apparatuur te verminderen door de corrosieve kracht van deze componenten.

Water val

Het water dat door de biogas wordt gesleept, gaat neer wanneer de pijp opent naar een grotere ruimte en het gas doorgaat door een andere vernauwing. Deze pijp leidt tot een brede en hermetische container om het water te bevatten dat vervolgens wordt geëxtraheerd door een zuiveringsleutel aan de onderkant.

Sulfhydrinezuur val

Het proces om zwavelzuur uit biogas te extraheren is vergelijkbaar met dat van de waterval, maar de val wordt afgewisseld in het buistraject moet chips of ijzeren sponzen bevatten. Wanneer de biogas het ijzeren bed kruist, reageert sulfidezuur hiermee en neerslaat.

- Kunstmest: scheiding en compostering

Het mengsel van biosol en biol ondergaat een decantatieproces om beide componenten te scheiden. Biosol kan alleen worden gebruikt of een composteringsproces volgen voor later gebruik als vaste meststof.

Biol wordt gebruikt als een vloeistof- of toegevoegde bladmeststoffen in irrigatiewater, dus het is erg nuttig in hydrocultuursystemen.

Jongens

Biogasproductie in Duitsland. Bron: Volker Thies (Asgrubal) [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0/]]

Biodigesters worden geclassificeerd op basis van hun periodiciteit van belasting en structurele vorm. Voor de periodiciteit van lading hebben we:

- Onvoldoende

Het discontinue systeem of Partij Het bestaat uit een hermetische tank die vol is en niet opnieuw wordt geladen totdat het is gestopt met het produceren van biogas. Het gas accumuleert in een drijvende verzamelaar bevestigd aan de bovenkant van de tank (gasometer).

Dit type biodigester wordt gebruikt wanneer de beschikbaarheid van organisch afval intermitterend is.

- Semi-continu

In tegenstelling tot het discontinue systeem, worden belastingen en lozingen in bepaalde termen uitgevoerd tijdens het productieproces van het biogas. Volgens het constructieve systeem zijn er drie basistypen:

Het kan u van dienst zijn: natuurlijke hulpbronnen van Argentinië

Biodigestor van Globe of Salchicha

Het wordt ook Taiwanese genoemd en bestaat uit een platte betonnen graf waar een polyethyleenzak of cilinder wordt geïnstalleerd. Deze tas moet worden geïnstalleerd.

De cilinder is gevuld met water en lucht en vervolgens wordt de biologische afvalbelasting toegevoegd.

Vaste Dome Biodigesters

Het is de zo -geroepde Chinese biodigester en bestaat uit een ondergrondse tank gebouwd in baksteen of beton. De tank is een verticale cilinder met convexe of afgeronde uiteinden en heeft een laadsysteem en een andere ontlading.

De biogas verzamelt zich in een ruimte die voor dit doel is vastgesteld onder de bovenste koepel. De Biodigester werkt met een variabele biogasdruk volgens de productie.

Drijvende koepel biodigester

Hindoe -biodigester genoemd, het bestaat uit een ondergrondse cilindrische tank met een laad- en lossysteem. Het is gebouwd in baksteen of beton en in het bovenste gedeelte is er een drijvende tank (gasometer) waarin de biogas zich ophoopt.

De glasvezelgasometer bedekt met plastic of roestvrijstalen drijvers op het mengsel dankzij de opgebouwde biogas. Het heeft het voordeel dat het een constante gasdruk handhaaft.

Vervolgens stijgt en daalt de gasometer afhankelijk van het mengniveau en de hoeveelheid biogas. Daarom zijn zijrails of een centrale geleiderstang die wrijving met de muren vermijdt, vereist.

- Continu

In dit geval is de belasting en ontslag van de biodigester een continu proces, dus het vereist permanente beschikbaarheid van organisch afval. Het zijn grote industriële systemen die over het algemeen worden gebruikt voor de verwerking van de gemeenschappen.

Hiervoor worden collectietankssystemen, bommen voor de Biodigesters en kunstmest -extractie gebruikt. De biogas wordt onderworpen aan een filter- en gedistribueerd systeem door compressie om de verdeling ervan aan gebruikers te garanderen.

Voordelen

Recycling en vervuiling

De installatie van een biodigester maakt het mogelijk om organisch afval te recyclen, waardoor milieuvervuiling wordt verminderd en nuttige producten wordt verkregen. In het geval van de plattelandsomgeving is het vooral belangrijk voor het beheer van dierenuitschepen in vee -systemen.

Biogas verkrijgen

Biogas vertegenwoordigt een efficiënte en economische energiebron, voornamelijk in gebieden waar de beschikbaarheid van andere energiebronnen niet toegankelijk is. In landelijke gebieden van economisch depressieve landen wordt het gekookt met brandhout, wat invloed heeft op het milieu.

De beschikbaarheid van biogas kan helpen de vraag naar brandhout te verminderen en heeft daarom een ​​positief effect op het behoud van de biodiversiteit.

Kunstmestproductie

Via biodigesters worden vaste organische meststoffen (biosol) en vloeistoffen (biol) verkregen. Deze meststoffen hebben een lagere impact op het milieu en verlagen de kosten van landbouwproductie.

Gezondheid

Door een goed beheer van organisch afval toe te staan, worden de risico's die zij vertegenwoordigen voor de gezondheid verminderd. Er is vastgesteld dat 85% van de pathogenen het biodigestionproces niet overleeft.

Fecale coliformen bij 35 ° C worden bijvoorbeeld in 24 uur met 50 en 70% en schimmels verminderd met 95%. Daarom zijn de slechte geuren als een gesloten proces verminderd.

Nadelen

Beschikbaarheid van water

Het systeem is veeleisend qua waterbeschikbaarheid, omdat een mengsel vereist is. Aan de andere kant moet de biodigester dicht bij de grondstofbron en de BIOGAS -consumentenlocatie zijn.

Temperatuur

De biodigester moet een constante temperatuur houden dicht bij 35 ° C en binnen een bereik tussen 20 en 60 ° C. Daarom kan een externe warmtebijdrage vereist zijn.

Mameus door -producten

Sulfhydrinezuur (H2S) kan optreden, wat giftig en corrosief is, en van siliconen afgeleid siliconen in cosmetische producten en in het mengsel van organisch afval. Deze siloxenos genereren SiO2 (siliciumdioxide), wat schurend is voor machines en componenten.

De aanwezigheid en concentratie hiervan door -producten hangt af van de gebruikte grondstof, het aandeel water en vast substraat onder andere factoren.

Verspilling accumulatie

Het is vereist om afval te verzamelen in de buurt van de Biodigester, die IT -logistiek en gezondheidsproblemen met zich meebrengt die moeten worden aangepakt.

Explosierisico's

Als systeem dat een brandstofgas genereert, impliceert het een bepaald risico op explosies als niet voorzorgsmaatregelen worden genomen.

Kosten

Hoewel het onderhoud en het beheer van de biodigester relatief economisch is, kunnen de initiële installatie- en bouwkosten relatief hoog zijn

Kan u van dienst zijn: distrophisme: oorzaken, typen, gevolgen

Hoe je een zelfgemaakte biodigester maakt

Zelfgemaakte biodigester. Bron: Kevisooryan [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/4.0)]

Een biodigester vereist als basiselementen en een gistingstank, het laden en lossen van buizen met hun respectieve doorgangssleutels. Bovendien zijn afzettingen voor biogas en meststoffen nodig.

Het is belangrijk om te onthouden dat het hele systeem hermetisch moet zijn om gaslekken te voorkomen. Aan de andere kant moet het systeem worden gebouwd met roestvrijstalen materialen zoals PVC of roestvrij staal om schade aan water en sulfhydorinezuur te voorkomen.

- Fermentatietank

Een tonge of plastic tank kan worden gebruikt waarvan de capaciteit afhangt van de hoeveelheid te verwerkten organische afval. Deze afzetting moet een hermetisch deksel hebben of, dat faalt dat het deksel moet worden verzegeld met hoge temperaturen resistent plastic lijm.

De tank moet vier gaten hebben en alle faciliteiten die erin worden uitgevoerd, moeten worden afgesloten met siliconen op hoge temperatuur.

Laaddeksel

Dit gat bevindt zich in het midden van het tankdeksel, het moet minimaal 4 inch hebben en een sanitaire dop met draad hebben geïnstalleerd. Deze plug wordt aangesloten op een 4 -inch PVC -buis die verticaal in de tank tot 10 cm vóór de onderkant binnenkomt.

Deze inzending zal dienen om organisch afval te laden dat eerder is afgebrokkeld of verpletterd.

Gat 1 van effluent drainage

Het is belangrijk om te onthouden dat 25% van de tankruimte vrij moet worden gelaten voor de accumulatie van gas, dus een gat moet op dat niveau worden geopend. Bij dit boren wordt een adapter voor tank geïnstalleerd met een 2 -inch PVC -buissegment 15 cm lang met een doorgangssleutel.

Deze afvoer is om de uitgang van de supernatant biol toe te staan ​​zodra de tank wordt opgeladen door de laadbedekking. Biol moet worden opgeslagen in voldoende containers voor daaropvolgend gebruik.

Effluent afvoergat 2

Deze tweede afvoer moet onderaan de tank gaan om het dichtste deel van het gefermenteerde product (Biosol) te extraheren. Een 2 -inch PVC -buissegment van 15 cm lang zal ook worden gebruikt met een wachtwoord met een stapsleutel.

Biogasuitgang

Een gat van 1/2 inch wordt op de tankafdekking geopend om een ​​PVC -pijp met een gelijke diameter te installeren met behulp van een tankadapter. Deze pijp heeft een doorgangssleutel bij de uitgang.

- Biogas -output- en zuiveringssysteem

De biogasuitgangsbuis moet ten minste 1,5 m lang zijn, om water -extractie en sulfide -zure systemen in zijn traject te kunnen beïnvloeden. Dan kan deze buis indien nodig worden verlengd om het gas over te dragen naar de opslag- of gebruiksplaats.

Water extractie

Om het water te verwijderen, moet de pijp met 30 cm worden onderbroken om een ​​plastic of glazen container met hermetisch deksel te interspereren. De gasoverdrachtsbuis moet een afleiding hebben door middel van een T -verbinding, zodat het gas de container doordringt.

Op deze manier vult het gas de container, het water condenseert en het gas volgt zijn pad door de pijp.

Sulfhydrinezuur extractie

Na de waterval wordt in de volgende 30 cm een ​​4 -inch pijpsegment afgewisseld door de overeenkomstige reducties. Dit segment moet worden gevuld met ijzeren chips of commerciële metalen sponzen.

Sulfhydrinezuur zal reageren met het metaal en neerslag, terwijl de biogas de route naar de opslagcontainer voortzetten of site gebruiken.

Referenties

1. Aparcana-Robles S Y Jansen A (2008). Studie naar de meststofwaarde van de producten van het anaërobe fermentatieproces voor biogasproductie. Germna Profec. 10 p.
2. Corona-Zúñiga I (2007). Biodigesters. Monografie. Instituut voor Basic Sciences and Engineering, Autonome University of the State of Hidalgo. Reforma Mineral, Hidalgo, Mexico. 64 p.
3. Manyi-Loh C, Mamphweli S, Meyer E, Okoh A, Makaka G en Simon M (2013). Anaërobe digestie Microbieel (bio-diges) als een benadering van de ontsmetting van dieren afval. International Journal of Environmental Research and Public Health 10: 4390-4417.
4. Olaya-Arboleda en en González-Salcedo Lo (2009). Fundamentals voor Biodigester Design. Module voor het onderwerp van landbouwconstructies. Faculteit engineering en administratie, Nationale Universiteit van Colombia, Palmira hoofdkantoor. Palmira, Colombia. 31 p.
5. Pérez-Medel JA (2010). Studie en ontwerp van een biodigester voor toepassing bij kleine boeren en zuivelproducten. Geheugen. Afdeling Werktuigbouwkunde, faculteit van fysieke en wiskundewetenschappen, Universiteit van Chili. Santiago de Chile, Chili. 77 p.
6. Yen-Phi VT, Clemens J, Rembenburg A, Vinneras B, Lenßen C en Kistemann T (2009). Hygiënische effecten en gasproductie van plastic bio-digesers onder tropische condies. Journal of Water and Health 7: 590-596.